ITEM METADATA RECORD
Title: Atomic layer deposition: nucleation and growth behaviour of HFO2 dielectrics on semiconductor surfaces.
Other Titles: Atoom laag depositie: Nucleatie- en groeigedrag van HfO2 dielectrica op halfgeleider oppervlakken.
Authors: Nyns, Laura; M9920425
Issue Date: 2-Jun-2009
Abstract: Intel kondigde aan dat de huidige technologie het gebruik van Hf-gebaseerde materialen als poort diëlectrica vereist [M. T. Bohr, R. S Chau, T. Ghani, en K. Mistry, IEEE Spectrum 44, 29 (2007).]. Deze diëlectrica bevinden zich in het hart van de transistor en worden daarom met behulp van Atomic Layer Deposition (ALD) gegroeid. Deze techniek is uiterst geschikt voor de depositie van nm-dunne lagen waarbij zowel de dikte als de conformaliteit op atoomschaal gecontroleerd kan worden. In deze doctoraatsthesis, die gestart werd voor Intel¬ís aankondiging, rapporteren wij fundamenteel onderzoek betreffende het ALD groeigedrag van Hf-gebaseerde materialen, waarbij de nadruk ligt op drie hoofdonderdelen. In het eerste deel onderzoeken we de initiële nucleatie van HfO2 op verscheidene startoppervlakken door middel van het HfCl4/H2O en Hf(NCH3C2H5)4 (Tetrakis-EthylMethylAmino Hafnium, TEMAH)/H2O proces. Terwijl de HfCl4 chemisorptie in sterke mate bepaald wordt door de aard van de oppervlakte sites, vertoont de metaalorganische TEMAH precursor een veel zwakkere oppervlakteafhankelijkheid. Bovendien vereist de zwakke thermische stabiliteit van deze precursor een strikte controle van de pulslengte en depositietemperatuur. Onder niet-geoptimaliseerde condities treedt immers parasitaire groei op, resulterend in lagen met een lage densiteit, hoge C inhoud en beperkte Equivalent Oxide Thickness (EOT)/lekstroom schaalbaarheid. In het tweede deel van de thesis bestuderen we de invloed van precursor combinatie en proces parameters op de HfO2 bulk groei. Naast het TEMAH/H2O proces werden ook het HfCl4/H2O en HfCl4/O3 proces vergeleken om de invloed van het oxidans op de Growth-Per-Cycle (GPC) en materiaal eigenschappen af te schatten. Het gebruik van O3 verhoogt de GPC van het HfCl4/H2O proces van 1.6 Hf/nm2 tot 3.7 Hf/nm2 bij 300°C, maar doet de dikte van het interfase oxide toenemen. Van de drie bestudeerde precursor combinaties blijkt uiteindelijk de ALD van HfCl4/H2O in de meest schaalbare HfO2 lagen te resulteren. In het derde deel onderzoeken we het ALD groeigedrag van Hf-gebaseerde ternaire oxides. Dit werd verwezenlijkt door de HfCl4/H2O reactie met die van ZrCl4/H2O en Al(CH3)3/H2O te combineren in één ALD supercyclus, resulterend in de depositie van hafnium zirconaten en hafnium aluminaten, respectievelijk. Terwijl de ZrCl4/H2O reactie geen invloed lijkt te hebben op de HfCl4 chemisorptie wordt deze positief beïnvloed tijdens de ALD van hafnium aluminaten. Er wordt aangenomen dat deze toename het gevolg is van een minder uitgesproken temperatuursafhankelijke dehydroxylatie in ternaire oxides ten opzichte van deze in het binaire HfO2. Verder maken we een korte vergelijking tussen het ALD groeigedrag van hafnium zirconaten en aluminaten met dat van hafnium titanaten en silicaten, zoals beschreven in de literatuur. In een laatste stap worden de belangrijkste conclusies aangehaald, samen met een overzicht van gerelateerd toekomstig werk.
ISBN: 978-90-8649-265-7
Publication status: published
KU Leuven publication type: TH
Appears in Collections:Molecular Design and Synthesis

Files in This Item:
File Status SizeFormat
PhD thesis_Nyns.pdf Published 1930KbAdobe PDFView/Open

 


All items in Lirias are protected by copyright, with all rights reserved.